Het ging om de geniale vonk
e
PZC
Tastsysteem meet uiterst precies
El Nino komt
er weer aan
7
Einstein liet natuurkunde zwaarder wegen dan zijn wiskundige ideeën
Descartesprijs ruimte-onderzoek
Grootste telescoop ter wereld
Verdwenen Indianentaal leeft
Alternatief voor oplosmiddelen
postzegels
maandag 16 december 2002
rfnnrMarcel Hulspas
AMSTERDAM - Einstein moest weinig
hebben van de kwantummechanica,
dij beschouwde de theorie als onaf. Je
roen van Dongen ging op zoek naar
Einsteins motivatie.
In 1905 lanceerde Einstein zijn speciale
relativiteitstheorie. Deze theorie geeft
een beschrijving van de fysische wer-
relijkheid waarin wordt uitgegaan van
ie constatering, dat niets zich sneller
kan voortbewegen dan het licht. Door
de introductie van deze snelheidslimiet
kwam Einstein in conflict met de klas
sieke beschrijving van de zwaarte
kracht, zoals door Isaac Newton opge
steld.
Newtons theorie ging er impliciet van
uit dat het zwaartekx-achtveld van een
voorwerp zich met oneindige snelheid
door de kosmos uitbreidde. Einstein
l daarom op zoek naar een theorie
de zwaartekracht die wél rekening
zou houden met de begrenzing door de
ichtsnelheid. Dat werd de 'algemene'
relativiteitstheorie, die in 1915 het
licht zag.
Voorwaarden
[jeroen van Dongen betoogt in zijn
proefschrift dat de moeizame weg naar
deze theorie Einsteins denken over hoe
je natuurkunde moet bedrijven diep
gaand heeft beïnvloed. Van Dongen:
[„Einstein heeft lang gespeeld met al
lerlei formuleringen van bepaalde
principes waaraan de algemene relati
viteitstheorie moest voldoen en waar
mee hij haar kon opzetten. De theorie
moest onder andere die snelheidslimiet
van de lichtsnelheid* bevatten. Ze
moest, als je haar vereenvoudigde, de
zwaartekracht-theorie van Newton
opleveren. En ze moest voor alle waar
nemers dezelfde zijn ongeacht hun
of versnelling." Daarnaast
hanteerde hij een aantal belangrijke
wiskundige voorwaarden, zegt Van
Dongen. „Achteraf kun je zien dat al
deze eisen voldoende waren om bij de
juiste formulering uit te komen. Maar
Einstein hanteerde ook nog een be
paalde opvatting over het zwaarte
krachtveld rond een ster, afgeleid uit
ogenschijnlijk voor de hand liggende,
natuurkundige denkstappen. Die op
vatting was onjuist maar dat doorzag
hij in eerste instantie niet. Hij liet zijn
natuurkundige gevoel zwaarder wegen
dan zijn wiskundige ideeën."
„Dat bracht hem op een dwaalspoor en
leidde in 1913 tot een incorrecte theo
rie. Hij probeerde vervolgens twee jaar
lang de inconsistenties weg te poetsen,
maar gaandeweg werd duidelijk dat dit
nooit kon lukken. Er kwam een mo
ment van totale paniek. Hij is toen te
ruggegaan naar wat wiskundig voor de
hand lag - en heeft daarna in vijf weken
de algemene relativiteitstheorie opge
schreven."
Welke conclusies trok Einstein uit die
werkwijze?
„Op dat moment zelf nog helemaal
geen, denk ik. Later, vooral tijdens de
discussies met natuurkundigen die
zich bezighielden met de kwantumme
chanica, ontwikkelde hij op grond van
die ervaring een eigen opvatting over
hoe je theorieën moest construex-en.
Vanuit de ervaring moest je een intuï
tieve sprong maken, naar een zo funda
menteel mogelijk uitgangspunt, een
axioma. Van daaruit ging je dan logisch
redeneren. Zo hield je een strak theore
tisch bouwwerk over Het ging om die
sprong, de geniale vonk."
In hun eerste artikelen tolex'eerden de
kwantummechanici allerlei onge-
rijmdheden in hun aannames. Een
voorbeeld is het idee van Niels Bohr dat
het atoom vergelijkbaar is met een zon
Albert Einstein (1879-1955) tijdens een persconferentie in 1953.
nestelsel, waarin de elektronen om de
atoomkern cirkelen.
„Rondcirkelende elektronen zouden
elektromagnetische golven moeten uit
stralen, maar in het model van Bohr
doen ze dat niet - alleen als ze van de
ene baan naar een andere springen. Dit
was een inconsistentie van de eerste or
de, maar de kwantumtheoretici tole
reerden de situatie omdat ze met bere
keningen wel bepaalde metingen kon
den reproduceren."
Maar wat was er volgens Einstein on
volledig aan de uiteindelijke theorie?
„In de kwantummechanica draait alles
om de meting. De theorie geeft de kans
op een bepaald meetresultaat. Ze geeft
geen uitsluitsel over de eigenlijke toe
stand van een natuurkundig systeem
op een moment dat er geen meting
plaatsvindt. Anderen hadden hier geen
problemen mee, maar Einstein wel.
Dat betekende voor hem dat de theorie
onvolledig was. De uiteindelijke
kwantummechanica is wel consistent -
wat Einstein ook altijd toegaf - maar
onvolledig. En dat kwam doordat ze
met te oppei*vlakkige methoden tot
stand was gekomen."
Einstein vond dat de kwantummecha
nica moest kunnen worden afgeleid uit
een uitbreiding van de algemene relati
viteitstheorie. „Die had alleen betrek
king op de zwaartekracht maar door
haar uit te breiden met elektromagne
tisme zou, dacht Einstein, een theorie
ontstaan waarmee ook de kwantum
verschijnselen beschi'even konden
worden. Elementaire deeltjes zouden
dan 'oplossingen' zijn van deze verge
lijkingen en ook het statistische aspect
zou dan verklaard kunnen worden."
Maar daar was Einstein juist op filoso
fische gronden tegen. God dobbelt niet,
heeft hij eens gezegd.
„Dat ligt een stuk genuanceei'der. Ein
stein wilde de waai'schijnlijkheid niet
helemaal verwijderen. Ze moest in zijn
ogen afgeleid kunnen worden. De
kwantummechanica geeft je de kans op
een bepaalde uitkomst van een meting,
niet meer. Einstein vond dat er een the
orie moest komen waaruit dat aspect
afgeleid kon worden." GPD/FOLIA
Jeroen van Dongen - Einstein's Unification: Gene
ral Relativity and the Quest for Mathematical Na-
turalness. Hij promoveert op 17 december aan de
Universiteit van Amsterdam.
UTRECHT - De Stichting Ruimte Onderzoek Nederland
(SRON) in Uti-echt heeft met een groep andere wetenschap-
pers de prestigieuze Europese Descax-tesprijs gewonnen. De
prijs, waaraan een geldbedrag van 1 miljoen euro is vex'bon-
den, wordt toegekend voor wetenschappelijke uitmuntend
heid binnen de Europese samenwerking.
De prijs wordt gedeeld met astronomen van de Universiteit
van Amsterdam, onder leiding van astrofysicus prof. dr. Ed
van den Heuvel. Hij onderzocht optische waarnemingen bij
explosies. De SRON wist een röntgendetector te ontwikkelen
die gammaflitsen lokaliseert. Daarnaast delen Italiaanse,
Deense, Spaanse Engelse en Duitse partners in de prijs. GPD
CAMBRDIGE - Europese wetenschappers zijn overeengeko
men hun kennis te bundelen voor de bouw van de grootste te
lescoop ter de wereld. Met de ruimtekijker van honderd meter
doorsnee, kunnen objecten die zich diep in de ruimte bevin
den tot in de kleinste details worden onderzocht, meldt de
BBC.
De grootste optische telescoop die tot nu toe is gemaakt staat
in Hawaii en is tien meter doorsnee. Het hoofd van het organi
serende comité voor het Europese project, professor Gerry
Gilmore van de Cambridge Universiteit, zegt dat de bouw een
grote technische uitdaging is.
„De sleutel van deze gigantische telescoop ligt in de grootte:
hij is zo groot als een voetbalveld en weegt 10.000 tonDe tele
scoop wordt geplaatst op de top van een berg waar het koud en
winderig is", aldus Gilmore. De ruimtekijker wordt opge
bouwd uit 10.000 dunne spiegeltjes met ieder een eigen con
trolesysteem. ANP
DEN HAAG - Een indianentaal die uitgestoxwen leek, blijkt
nog door één oude vrouw gesproken te worden. Dat ontdekte
taalkundige Stella Telles van de Vrije Universiteit in Amster
dam. Bij haar onderzoek naar het Latundê, een taal die india
nen in het Amazonegebied spreken, stuitte ze op de enige per
soon die een vexwante taal, het Lakondê, nog beheex-st.
Dat heeft de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk
Onderzoek (NWO) gemeld. De NWO financiert, het onderzoek
waar de van oorsprong Bx-aziliaanse Telles op 19 december op
promoveert. Nog slechts negentien Nambikwara-indianen in
Noord west-Brazilië spreken de door haar onderzochte taal.
Telles leefde vier jaar lang ongeveer drie maanden per jaar sa
men met de indianen.
EINDHOVEN - Voor de milieuonvx*iendelijke oplosmiddelen
die nu worden gebruikt bij de productie van grondstoffen
voor bijvoorbeeld telefoons, plastic tasjes en computers is er
een 'groen' alternatief. Dat schrijven onderzoekei's van de fa
culteit scheikundige technologie van de Technische Universi
teit in Eindhoven.
Onderzoekers ontdekten dat het mogelijk is vloeibare kooldi
oxide te gebxuiiken als oplosmiddel bij de productie van syn
thetische rubbers of polymeren die worden gebruikt om harde
plastics te maken. Daarbij gebruikten ze een altexmatieve me
thode om de reactie te bewexfkstelligen waax-door de polyme
risatie ontstaat die nodig is om deze plastics te produceren.
De onderzoekers van de TU slaagden er in om die reacties op
te wekken met gebruik van ultrageluid met een frequentie
van 2 0 kilohertzTot nu toe werd het onmogelij k geacht om dit
voor elkaar te krijgen, ANP
door Ben Apeldoorn
strookjes
tastkogel
De lucifer laat zien hoe groot/klein het nieuw ontwikkelde tastsysteem is.
foto Technische Universiteit Eindhoven
Duitsland heeft van alle eu
rolanden het hoogste brief-
tarief, €0,56. Ter vergelijking:
moederland moet op een brief
(toten met 20 gram) een zegel
van €0,39 worden geplakt, in
België€0,42, in Frankrijk€0,46
en in Italië €0,41. Met ingang
van 1 januari 2003 gaat Duits
land het tarief echter aanpas
sen. Het wordt met één eurocent
verlaagd tot €0,55.
Zo'n tariefsaanpassing heeft
natuurlijk voor filatelisten al
tijd gevolgen. Vooral wat betreft
de permanente zegels. Op 27 de
cember worden dan ook vijf ze
gels toegevoegd aan de reeks Se-
henswürdigkeiten en drie aan
[de reeks Frauen der deutschen
Geschichte. Maar daarover
meer in een van de volgende ru
brieken.
"25
O '.JA
Vooruitlopend op de tariefsver
laging is de jaarlijkse serie Für
die Wohlfahrtspflege op 5 de
cember al met aangepaste
waarden aan cle loketten ver-
schenen. Vijf zegels met oldti
mers: de Isetta 300 uit de jaren
'50 (45 20); de Mercedes 300-
SL, die in 1999 door een inter-
natxonale jury tot sportwagen
van de eeuw werd gekozen (55
25); het symbool van veertig jaar
Groszen Socialistische!? Okto-
berrevolution, de Trabant P50
(55 25); de Volkswagen Kever
(55 25) en de Isabella Coupé
van Borgward (144 56).
Tevens verscheen 5 december
een 55-eurocentzegel in de reeks
Deutsche Malerei des 20. Jahr-
hunderts met daarop een schil
derij (de Marienkirche in Halle)
van Lyonel Feininger (1871 -
1956).
Verder verschenen de afgelopen
tijd in Duitsland de volgende
zegels: 5 september, in de reeks
Deutsche Malerei een 112-euro-
centzegel waarop het schilderij
Rotes Elisabeth-Ufer van Ernst
Ludwig Kirchner (1880-1938);
in de reeks Für das Kind een vel
letje met een 51-eurocentzegel
(voet met op de grote teen een
getekend hoofdje); archeologie
(51) met een bovenaanzicht van
de fundamenten van een Ro
meins badhuis; 10 oktober,
400ste geboortedag van de na
tuurkundige Otto von Guericke
(1602-1686), Copernicaans we
reldbeeld (153); de 225ste ge
boortedag van de schrijver
Heinrich von Kleist (1777-1811
portret in miniatuur (56);
100ste geboox-tedag van de be-
x'oemde dirigent Eugen Jochum
(1902-1987), Jochum tijdens
een repetitie van Parsifal (Bay-
reuther Festspiele, 1971) 56-eu-
rocent; 7 november, 50 jaar
Bondscentrale voor politieke
vorming, 56 (pijlen) en 50 jaar
Duitse televisie, klok en mense
lijk oog (56).
De Nedexiandse decemberze-
gels (dag van uitgifte: 26 no
vember), die dit jaar met zijn
doorlopende winterlandschap
pen bijzonder mooi zijn, zult u
inmiddels al wel in huis hebben
Daarom alleen iets over de ver
sies. Er zijn velletjes van 20 ze
gels (oplage 7.780.000), er zijn
zogenaamde schapverpakkin
gen a 20 zegels (oplage 4,5 mil
joen) en er zijn 100.000 X'olletjes
van 100 zegels aangemaakt, in
doosjes.
Kei'stzegels: Canada, 4 novem
ber, werken van oorspronkelij
ke bewoners: Genesis (48c),
Winterreis (65c) en een beeldje
Maria en Kind 1,25); CY
PRUS, 21 november, wand
schilderingen uit de kexk Meta-
morphosis Sotiros in Palaichori
(sinds vorig jaar op de Werel-
derfgoedlijst), de Geboorte van
Jezus (13c, 25c en 30c); Estland,
20 november, rendier (3,60 kr.)
en dennenboom (6,50 kr.); Hon
garije, 30 oktober, Jezus' Ge
boorte, werken van de schilder
Erzsébet Udvardi (*1929), 30
ft.en 38 ft.; Kroatië, 21 novem
ber, Moeder Maria, schilderij
uit del6e eeuw, 2,30 k.
HerpWit
EINDHOVEN - De Eindho-
vense onderzoeker drs. Wouter
Pril ontwikkelde en bouwde
een minuscuul tast-instru-
mentjc, dat zeker tien maal
nauwkeuriger meet dan de
beste commercieel verkrijgba
re tastmachines van nu. Het
toestelletje kan grote diensten
gaan bewijzen in bijvoorbeeld
de optiek, zoals bij de fabrica
ge van bepaalde soorten (con
tactlenzen, en in de micro-
elektronica bij de vervaardi
ging van microprocessoren
('chips'). Pril promoveerde op
13 december aan de Techni
sche Universiteit Eindhoven
(TUE).
Klein, maar zeer fijn. Dat mag
van toepassing worden ver-
klaard op de vinding van Wou
ter Pril. De onderdelen van het
door hem ontwikkelde tast-
toestelletje, waarop hij vrijdag
promoveerde, zijn alleen te
zien als je er met je neus boven
op zit, maar de meetnauwkeu-
righeid die exmee bereikt kan
worden zou zelfs niet eens met
de allei'stex'kste microscoop
gezien kunnen worden.
Dat komt omdat die nauwkeu
righeid nog veel kleiner is dan
cle golflengte van zichtbaar
licht: twintig nanometer (nm:
1 nm 0,000001, dus éénmil
joenste millimeter). In de chip
technologie, waarin niet al
leen gestreefd wordt naar
steeds kleiner én steecis snel
ler, maar waarin het bijgevolg
ook steeds belangijker is ge
worden precies te weten wat
de afmetingen en vormen van
superkleine componenten
zijn, mag dat gerust een door-
braak heten.
Meten is eigenlijk nog een te
grof woord voor Pril's vinding.
Je moet eerder praten over tas
ten of voelen.
Het 'grove' werk wordt als het
ware gedaan door een gangba
re meetmachine, die in drie
richtingen (3D) kan meten, en
waaraan aan één van de
meetuiteinden het tastsysteem
is bevestigd. De machine voert
het tastsysteem naar de juiste
positie. Zodra het oppeivlak
van een te meten object door
het tastsysteem wordt 'ge
voeld', stopt cle meetmachine
en slaat de coördinaten op.
Door dat een aantal keren op
verschillende posities te doen,
kan men de precieze vorm en
afmetingen van een object be
palen. Om de meetmachine
zelf gaat het echter niet; het
gaat om het minuscule tastsys
teem, waarmee de haast grie
zelige positieverfijning moge
lijk wordt.
„De 3D-meetmachine heeft in
het algemeen elektronische
precisielinialen langs de dx*ie
geleidingen, maar het is na
tuurlijk geen onderwerp van
het onderzoek. Dat gaat uit
sluitend over het tastsys
teem", zegt Pril. „Het systeem
moet wel in staat zijn om het
oppervlak in dxie ricfxtingen te
'voelen'." Datgene waarmee
het tast, zeg maar: de 'vinger
top', is een kogeltje van amper
een halve millimeter dat aan
het uiteinde van een acht mil
limeter lang stiftje vlak boven
een microchip is bevestigd.
Met drie ragdunne 'pootjes'
rust het bovendien op drie ver
vormbare strookjes. Het ei van
Columbus; zodra het kogeltje
ook maar iets raakt of heel
licht langs een oppervlak
wordt bewogen, treden heel
kleine vervormingen van cle
drie strookjes op. Vier in elk
strookje aangebrachte buig-
sensox'en ('rekstrookjes'), ver
vaardigd uit zogeheten
polykristallijn (in zeer fijne
kristalletjes uitgekristalli
seerd) silicium, meten reeds de
geringste vérvormingen van
de strookjes en een computer
rekent de precieze verplaat
sing van het kogeltje uit.
Dakvenster
Bijkomend voordeel is nog dat
het technisch mogelijk bleek
om zowel de strookjes als de
buigsensoren mét hun elektri
sche aansluitingen in één keer
te vervaardigen. De daarbij
toegepaste microtechnologie
lijkt clan ook in zekere opzich
ten op die in de chipindustrie.
„De techniek is daarmee ver
gelijkbaar met. de fabricage
van een chip", aldus Pril. „Een
cruciale stap is die waarmee
we de dikte van een deel van de
chip terugbrengen tot 0,04
millimeter. De chip krijgt een
beetje de vorm van een dak
venster. In het dunne deel wor
den later de strookjes geëtst.
Deze techniek wordt ook wel
Micro System Technology,
MST, genoemd, en wordt ook
gebruikt bij de produktie van
versnellingsopnemers voor
bijvoorbeeld airbags, druk-
sensoren en de kopjes van
inkjetcaiti'idges."
„Maar nieuw is nu dat met be
hulp van MST een 3D-tastsys-
teem met ongeëvenaarde
nauwkeurigheid is gemaakt.
Mechanische aantasting zou
uitkomst kunnen bieden nu de
fabi'icagetechnologie de laat
ste tijd zo'n gx-ote vooruitgang
heeft doorgemaakt, clat cle ge
realiseerde producten niet
nauwkeuriger kunnen worden
gemeten, dan dat ze kunnen
worden gemaakt." GPD
door Martijn Hover
DE BILT - Het komend voorjaar
zullen we niet zonder paraplu
kunnen. Dat verwacht het
KNMI op grond van de grote El
Nino die er deze winter zit aan te
komen. Hoewel deze omkering
van de normale stromingspa
tronen in het zuiden van de Stil
le Oceaan voor het klimaat in
West-Europa over het algemeen
geen serieuze gevolgen heeft, is
er volgens de meteorologen in
De Bilt 'een sterk statistisch
verband' tussen een El Nino in
de winter en een natte lente in
Nederland.
El Nino is een periodiek ver-
schijnsel waar de bewoners van
de westkust van Zuid-Amerika
al eeuwen mee vertrouwd zijn.
El Nino betekent letterlijk 'het
jongetje'. De term wordt ge
bruikt als aanduiding van het
kerstkind. Omdat de warme
zeesti'oming die om de dx-ie tot
vier jaar in het zuiden van de
Stille Oceaan optreedt, meestal
rond de kei'stdagen haar hoog
tepunt bereikt, wordt zij met
enig gevoel voor ironie door de
plaatselijke bevolking ook 'het
kerstkind' genoemd.
Want een 'heiland' is de oceani
sche 'El Nino' zeker niet. Inte
gendeel. Normaal gesproken
wordt het water voor de west
kust van Zuid-Amerika aange
voerd door een zuidelijke stro
ming die koud water uit het
Zuidpoolgebied aanvoert. Dat
koude water is zeer voedsel- en
visrijk. In een El Ninojaar treedt
echter een stroming op die tro
pisch oceaanwater aanvoert uit
de omgeving van Indonesië en
de Filipijnen. Dat warme water
bevat veel minder voedingsstof
fen, en dus ook veel minder vis.
Voor de Zuid-Amerikaanse vis
sers betekent dat een economi
sche ramp.
Bovendien verdampt het opge
warmde oceaanwater sneller
dan normaal, waax-door het nor
maal gesproken uitzonderlijk
droge gebied in een jaar van El
Nino wordt geteistex'd door
zware regenval. Die leidt in het
Andesgebergte vaak tot aard
verschuivingen en modderlawi-
nes die in bewoonde gebieden
rampzalige gevolgen hebben.
Aan de andere kant van de Stille
Oceaan, van Australië tot Indo
nesië, zijn cle gevolgen ook ern-
stig. Daar leidt El Nino juist tot
een periode van uitzonderlijke
droogte, met alle gevolgen van
dien voor de plaatselijke land
bouw. De uitzonderlijk kluchti
ge El Nino van 1997-1998 leidde
bovendien tot ongekende bos
branden in Indonesië. Die wa
ren het gevolg van de gewoonte
van de plaatselijke boeren om
stukjes bos plat te branden voor
nieuwe akkers. Nox-maal ge
sproken duren die bosbrandjes
niet lang als gevolg van het
vochtige, ti'opische klimaat.
Als de regen in El Nino-jaren
echter uitblijft, kunnen ze uit
groeien tot catastrofale vuur
zeeën. In 1997-'98 leidde dat tot
ernstige smogvorming tot in
Singapore toe. Bovendien, zo
hebben Duitse, Britse en Indo
nesische onderzoekex's inmid
dels aangetoond, pompten de
aanhoudende bosbrandenzeker
2,6 miljard ton C02 in de atmos-
feer. Daarmee levex-den ze een
niet te veronachtzamen en we
reldwijd voelbax-e bijdrage aan
het broeikaseffect. Hoewel de El
Nino die voor deze winter wordt
voorspeld, minder heftig zal
zijn dan die van 1997-98, moet
met soortgelijke scenario's re-
kening worden gehouden,
waarschuwt het KNMI.
Temperatuur
De temperatuur van het zeewa
ter xn het oostelijk deel van de
Stille Oceaan is clit jaargetijde
al 1,8 graden hoger dan nor
maal. Naar verwachting zal het
zeewater de komende weken
nog warmer worden. De totale
stijging zal naar vexwachting
zeker 2 graden bedragen. Dat is
weliswaar een stuk minder dan
in 1982-83 en 1997-98, toen de
temperatuurstijging respectie
velijk 2,85 en 2,8 graden be
droeg. Maar de 'grote' El Nino
die wordt verwacht zal toch
voor een groot gebied gevolgen
hebben. Zo wordt een dx'oge
winter verwacht voor cle Filipij
nen, het oosten van Australië,
Zuid-Afrika en de noordkust
van Zuid-Amerika. Het zuid
oosten van de VS, Ecuador en
Peru zullen echter meer regen te
verwerken krijgen, evenals
Oost-Afrika. In het noordwes
ten van de VS en westelijk Ca
nada zal de winter minder
streng zijn dan normaal. Tege
lijkertijd zal cle zomer in ooste
lijk Australië en zuidelijk Afri
ka warmer zijn dan normaal.
En bij ons? Volgens het KNMI
zijn de gevolgen van een El Nino
in West-Europa gering. Alleen
is de kans op een nat voorjaar
opgelopen tot 50 procent. GPD.
